[發明專利]一種電絕緣鹽修飾的雜化電極的制備方法

無效

• 申請號: 200710052548.0
• 申請日: 2007-06-26
• 公開（公告）號: CN101090141A
• 公開（公告）日: 2007-12-19
• 發明（設計）人: 趙興中;吳素娟;韓宏偉;臺啟東;張京;徐晟;周聰華;楊英
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: H01L31/18
• 分類號: H01L31/18;H01L51/48;H01L21/288;H01G9/042;H01G9/20;H01M4/00;H01M14/00
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司
• 代理人: 朱必武

技術領域

本發明屬于染料敏化太陽能電池納米晶膜的研究領域，涉及制備以SrCO₃為代表的堿性電絕緣鹽修飾的TiO₂雜化電極。

背景技術

N719敏化的液態電解質染料敏化納米晶太陽能電池的理論光電轉換效率是14％，而目前Gratzel組報道的只有10％左右，其它課題組報道的更低。這是由于染料敏化納米晶太陽能電池內存在大量的電荷復合，限制了染料敏化納米晶太陽能電池效率的提高。經實際研究可知：采用堿性的SrCO₃電絕緣鹽修飾TiO₂納米晶膜，以抑制TiO₂/染料/電解質界面的電荷復合。

在光照條件下，TiO₂/電解質界面的電荷復合占整個染料敏化納米晶太陽能電池復合的主導，嚴重影響染料敏化納米晶太陽能電池光電轉換效率的提高。國內外的研究者嘗試引入大量的寬禁帶氧化物，例如ZnO，Al₂O₃，SiO₂，ZrO₂，Nb₂O₅等修飾TiO₂納米晶膜，以減小界面復合、提高光電轉換效率，取得了一定的成效。但引入堿性的電絕緣鹽修飾TiO₂納米晶膜，加速電荷分離、抑制電荷復合從而提高光電轉換效率的報道還不多見。而制備SrCO₃修飾TiO₂納米晶膜，以提高染料敏化太陽能電池轉換效率的工作目前還未見報道。

發明內容

本發明所要解決的問題是針對上述現有技術提出一種電絕緣鹽修飾的雜化電極的制備方法，由該方法制備的雜化電極，應用于染料敏化太陽能電池后的光電效率有較大提高。

本發明為解決上述提出問題采用的解決方案為：一種電絕緣鹽修飾的雜化電極的制備方法，其特征在于步驟是：

①、配制5mM～0.1M的Sr(CH₃COO)₂溶液；

②、將TiO₂納米晶膜浸入Sr(CH₃COO)₂溶液中，反應完成后取出并用去離子水沖洗并烘干；

③、熱處理修飾后的TiO₂納米晶膜，即可得到SrCO₃修飾的TiO₂雜化電極。

如上所述的電絕緣鹽修飾的雜化電極的制備方法，其特征在于：將TiO₂納米晶膜浸入50-80度恒溫的Sr(CH₃COO)₂溶液中，10-35分鐘后取出并用去離子水沖洗并烘干。溶液的溫度會影響反應完成的時間，對其電化學性能影響不明顯，在50-80度的區間而且用恒溫的方式，比較易于重復的進行，操作簡單易于控制。

如上所述的電絕緣鹽修飾的雜化電極的制備方法，其特征在于：所述TiO₂膠體可以是水熱法合成的，也可以由購買的P25粉(從Degussa?AG?of?Germany公司購買)配制成。

敏化制得的雜化電極，滴加氧化還原電解質于敏化后的納米晶膜上，加蓋對電極，可組裝成染料敏化納米晶太陽能電池。

按上述方案中，所述的氧化還原電解質配比為：0.1MLiI，0.05MI2，0.6M1，2-dimethyl-3-n-propylimidazolium(1，2甲基-3-n-丙基咪唑碘)，0.5M4-tertbutylpyridine(4-叔丁基吡啶)，溶劑為碳酸丙烯脂。所用的染料為N719。

本發明上述雜化電極包括SrCO₃電絕緣層和TiO₂納米晶膜層兩層，SrCO₃電絕緣層通TiO₂納米晶膜表面的離子吸附均勻的沉積于TiO₂上(具體的機理可參見A.Kay?andM.Grtzel，Chem.Mater.，2002，14，2930)，TiO₂上的SrCO₃電絕緣層有利于抑制電荷復合提高電池的光電轉換效率。

本發明的有益效果在于：

1.本發明提出了一種應用于染料敏化太陽能電池電絕緣鹽修飾的雜化電極的制備方法。較好的解決了染料敏化太陽能電池中TiO₂/電解質界面電荷復合大的缺點，提高了染料敏化太陽能電池的光電轉換效率。